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6 _ Stützenkopf Binderauflager

6.1 _ Anschluss mit Stahlteilen oder Holzlaschen

Koppelholz

Schnitt B- B

Traufpfette

Ansicht A

Klemmbolzen

B

mit großem Lochspiel im Stahl

Bemerkung: Zur Wahrung der Übersichtlichkeit werden nicht alle

verdeckten Kanten dargestellt.

Schnitt C-C

23 STÜTZENKOPF BINDERAUFLAGER | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

holzbau handbuch | REIHE 1 | TEIL 7 | FOLGE 2

Übertragung von horizontalen Kräften nur als Gabellagerung.

– Stahlstützen benötigen oft nur Profilhöhen, die zur Auflagerung weitgespannter Holz-binder zu klein sind. Die Holzpressungen rechtwinklig zur Faserrichtung des Holzes bestimmen die notwendigen Größen der Auflagerflächen. Wird die Kopfplatte der Stütze über die Profilkanten hinaus ver-längert, so werden bei großen Kraglängen dicke Kopfplatten benötigt. Es empfiehlt sich dann, die Kopfplatten mittig konsolenartig zu stützen. Hierbei entsteht ein T-förmiges Profil, dessen Steg in das Holz eingelassen wird (vgl. Abb. 18).

– Holzstützen können in gleicher Weise, wie oben beschrieben, mit über den Querschnitt hinausreichenden Auflagerplatten versehen werden. Häufig ist es jedoch wirtschaftli-cher, die Dimensionen der Holzstütze über das statisch notwendige Maß hinaus zu ver größern, um eine ausreichende Auflager-fläche für den Dachträger zu erhalten.

– Bei Annahme einer gleichmäßig verteilten Auflagerpressung wird bei über den Quer-schnitt hinausreichenden Auflagerkonstruk-tionen die lotrechte Auflagerkraft nicht mehr zentrisch in die Stützen eingetragen;

es entsteht ein Zusatzmoment. Dieses kann der Stütze zugewiesen werden.

Die Dimensio nen der Stützen werden davon meist nicht beeinflusst. Es sind jedoch die Verbindungen für die zusätzlichen Kräfte aus dem Zusatzmoment auszulegen.

– Bei Anordnung nur eines Stabdübels oder Passbolzens fordert beispielsweise DIN EN 1995-1-1/NA, NCI zu 8.5 (NA.6) eine Abminderung der zulässigen Tragkraft auf die Hälfte des Normalwertes.

werden. Als grobe Annahme können die Durchmesser für Bolzen M 16 zu mindestens 36 mm, für Bolzen M 20 zu mindestens 45 mm gewählt werden.

– Bei abhebenden Kräften, beispielsweise bei offenen Hallen mit leichter Dacheindeckung und Unterwind, ergeben sich durch die unten im Binder angeordneten tragenden Verbindungsmittel Querzugspannungen.

Hier können Verstärkungen durch in den Binder eingeklebte Gewindestangen, ein-gebaute selbstbohrende Schrauben oder durch aufgeklebte Verstärkungen mit Holz oder Holzwerkstoffen erforderlich werden.

Keinesfalls darf unter vermeintlichen stati-schen und konstruktiven Zwängen der im Anschluss oben liegende Bolzen passgenau eingebaut werden. Die Gefahr von Rissen aus Querzug bei gelegentlichem Unterwind ist gering gegenüber unvermeidbaren Rissen bei behinderten Quell- und Schwind-verformungen.

– Bei der Wahl eines Profils aus der Reihe IPE ist häufig die Steghöhe nicht hinreichend groß, um die Mindestabstände der unteren Passbolzen zum Binderende zu wahren.

Das Profil kann dann durch eine in den Binder hineinreichende Lasche im Bereich der Verbindung ergänzt werden.

– Betonstützen werden überwiegend als in die Fundamente eingespannte Bauteile konzipiert. Es handelt sich im Hallenbau fast ausschließlich um Fertigteilstützen. Bei der Herstellung wird eine stählerne Kopfplatte eingebaut, auf die vor der Montage die Gabelkonstruktion aufgeschweißt wird (vgl. Abb. 17). Betonstützen weisen meist Dimensionen auf, die genügend Flächen zur Auflagerung der Holzbinder bieten.

Die Kopfkonstruktion dient somit neben der

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Erforderliche Nachweise Stahl

– Die Nachweise für die Stahlbauteile und deren Verbindungen sollen nach den ein-schlägigen Bemessungsnormen erfolgen.

Profile aus der Reihe IPE weisen relativ gerin-ge Stegdicken auf. Hier ist auf den Nachweis der Lochlaibungsspannungen zu achten.

Die Kopfplatten sind unter den auf sie wir-kenden Auflagerpressungen nachzuweisen.

Hier darf näherungsweise ein Platten streifen als Kragarm oder Balken oder auch ein Plattenstück, zwei- oder dreiseitig gelagert als Platte bemessen werden. Hier sollte man nicht sparen. Wenn das gewählte statische Modell zu einer Kopfplattenstärke von 15 mm führt, so sollten 20 mm ausgeführt werden.

Holz

– Die Verbindungsmittel im Binder sind für die Horizontalkraft V, in der Holzstütze für die Kraft F1 zu bemessen, dies jeweils unter Berücksichtigung der Kraft- und der Faserrichtung. Die Spannungen σc,a sind zu berechnen; diese dürfen den Wider-standswert erreichen, damit Überstände einer Kopfplatte und daraus entstehende Exzentrizitäten klein gehalten werden.

– Die Ausbildung der Gabellagerung erfolgt oft unter konstruktiven Gesichtspunkten.

In DIN EN 1995-1-1/NA, NCI zu 9.2.5.3 (NA.4) ist ein Moment zur Bemessung der Gabel-lagerung gegeben mit

Mtor,d = Md 80

Dabei ist Md das größte Moment des BS-Holz-Binders, betrachtet auf zwei Stützen unter Gleichlast. Bei einem mittig einge-schlitzten Stahlprofil wird dieses Moment im Binder und in einer Holzstütze durch ein Paar von Kräften, die in den Bolzen-achsen angesetzt werden können, aufge-nommen, wie auch in Abb. 16 dargestellt.

Nachzuweisen sind die Druckspannungen rechtwinklig zu den Holz oberflächen unter den Unterlegscheiben.

– Torsionsspannungen im Holz können unter Beachtung der in DIN EN 1995-1-1/NA, NCI zu 9.2.5.3 (NA.4) genannten Rand-bedingungen vernachlässigt werden.

Anmerkungen

– Bei Verwendung eingeschlitzter Stahlteile können Bauteile unterschiedlicher Breite angeschlossen werden.

– Bei mit voller Höhe durchlaufendem Binder, beispielsweise zur Ausbildung eines Vor-daches, kann das in einen Schlitz eingebaute T-Profil wegen der damit verbundenen Querschnittsschwächungen nicht mehr verwendet werden. Ein mittig eingebauter Flachstahl kann bei praxisüblichen Dicken das Gabelmoment Mx nicht übertragen.

Der Anschluss mit Gabellagerung ist dann über außenliegende Holzlaschen, Winkel- oder U-Profile sicherzustellen.

– Einige Bemessungsvorschriften, bei-spielsweise DIN EN 1995-1-1/NA,

NCI zu 8.5 (NA.6), fordern eine Abminderung der Beanspruchbarkeit bei Verwendung nur eines stiftförmigen Verbindungsmittels.

25 STÜTZENKOPF BINDERAUFLAGER | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

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Abb. 17:

Anschluss an eine Stahl betonstütze mit außen liegendem Stahlteilen

Abb. 18:

Anschluss an eine Stahlstütze mit eingeschlitztem Stahlteil

Abb. 19:

Anschluss mit außen-liegenden Holzlaschen F1

F2

v

Ansicht A A

≥ a4,t≥ a4,t

≥ a3,t≥ a3,t≥ a3,t≥ a1≥ a1 ≥ a4,t

Mx

1

Mx

1

Mx

3

Mx

3

Mx ℓ 2

ℓ 3 ℓ 1

Koppelpfetten

U-Profil beidseitig auf Kopfplatte aufgeschweißt

einbetonierte Kopfplatte mit Kopfbolzen

≥ e2≥ a2≥ a4,t

Stahlbetonstütze

≥ e1

≥ e1 ≥ a1 2 Passbolzen

Klemmbolzen mit großem Lochspiel im BS-Holz-Binder

t

Traufpfette

1/2 IPE mit angeschweißter Stahllasche Klemmbolzen

mit großem Lochspiel im Stahl

2 Passbolzen Koppelholz

≥ e2≥ a2≥ a4,t

Stahlstütze der Reihe HEA angeschweißte

Kopfplatte

≥ e1≥ a1 ≥ a3,t

t

Abb. 17:

Abb. 19:

Abb. 18:

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Abb. 20:

Anschluss von Diagonalen am Stützenfußpunkt an ein außenliegendes Stahlprofil

7 _ Verbandsanschlüsse

Hinweise für die Bemessung

– Die Konstruktion wird durch die horizontale Einwirkung V rechtwinklig zur Verbands-ebene und die Einwirkung Z aus dem Ver-band beansprucht. Die lotrechten Kräfte der Stütze werden über die Kontaktfläche des Hirnholzes in das Fundament übertragen.

Eventuelle abhebende Kräfte werden nicht betrachtet. Diese müssten zusätzlich mit den hier betrachteten Kräften (ZV) über die Verbindungsmittel geleitet werden.

– Annahmen für die

Aufnahme der Einwirkung V:

– Es wird ein Gelenk im Beton mit einer konstanten Verteilung der Betondruckspannungen angenommen.

– Der Abstand ℓ2 in der Stütze wird durch die Tragfähigkeit der gewählten Verbindungsmittel bestimmt.

– Annahmen für die

Aufnahme der Einwirkung Z:

– Es wird eine Einspannung im Beton mit einer linearen Verteilung der Betondruckspannungen angenommen.

– Die vertikale Komponente ZV wird über die Fußplatte des Profils übertragen. Die horizontale Komponente ZH und das daraus folgende Versatzmoment ΔM erzeugen Druckspannungen σc,z im Einspannbereich des Stahlprofils.

Schnitt A - A Schnitt B - B Schnitt C-C

Z

A B

C C

ZH

ZV

Steg angeschweißt

Flachstahlanker

A

hier: Boden-Deckelschalung

Aussparung mit nachträglichem Verguss

≥ a2

≥ e2 ≥ e2

≥ a4,t ≥ a4,t

e2 a1a3,t

v

E200

B

tt

bPr

7.1 _ Verbandsanschluss am Stützenfuß (Pendelstütze):

Rundstahl an ein außenliegendes Stahlprofil

27 VERBANDSANSCHLÜSSE | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

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Abb. 21:

Statisches Ersatzsystem – Aufnahme von V

Abb. 22:

Betondruckspannungen – Aufnahme von Z

Anmerkungen

– Als Anschlussprofil kann alternativ zum geschweißten Profil ein halbiertes IPE-Profil verwendet werden.

– Es können auch Stabanker mit Anschluss-enden aus Gussstahl eingesetzt werden.

Für deren Tragfähigkeit gibt es meist typen-geprüfte Berechnungen.

– Die Verbände sind einfach zu montieren.

– Eine Aufnahme des Versatzmomentes aus Z über die Schraubenpaare des Haupt-anschlusses wird nicht empfohlen, da durch Formänderungen aus dem Quellen und Schwinden der Holzstütze zusätzliche Ver-formungen möglich sind.

Erforderliche Nachweise Beton

– Betondruckspannungen σc,y infolge V σc,y = V

Σ

(t · ℓE)

– Nachweis der Betondruckspannungen σc,x über der Fußplatte, Schubspannungen τ in einem Ausbruchkegel unter der vertikalen Komponente ZV (hinreichende Verankerungs tiefe erforderlich).

– Nachweis der Randspannungen im Beton σc,z infolge der Kraftkomponente ZH und dem Versatzmoment ΔM.

ΔM = ZH · ℓ3 Holz

– Nachweis der unteren Passbolzen für die Kraft F1 als zweischnittige Stahl-Holz-Verbindung.

F1 = V · ℓ12

Stahl

– Nachweis des Gelenkbolzens als einschnitti-ge uneinschnitti-gestützte Verbindung mit der Kraft Z.

– Nachweis des Flachstahlanschlusses mit Schweißnähten zum Rundstahl.

– Nachweis des Rundstahls im Voll- und im Spannungsquerschnitt (beim Übergang zum Spannschloss).

12E/2ℓE/2

σc,y

2≥ a1

V

F2F1

3E/2

E ZH

ZH

σc,x

ZV

ΔM

σc,(z)

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Abb. 23:

Anschluss von Rundstahldiagonalen über halbierte IPE-Profile

Abb. 24:

Statisches Ersatzsystem

Hinweise für die Bemessung

– Bei der konstruktiven Durchbildung des Anschlusses sollten größere Exzentrizitäten vermieden werden.

Ein gemeinsamer Schnittpunkt der Achsen sollte gebildet werden. Exzentrizitäten sind im Übrigen bei der Ermittlung der Beanspruchungen zu berücksichtigen.

– Der Diagonalenanschluss besteht jeweils aus einer am Rundstahl angeschweißten Stahl-lasche , die über einen Gelenkbolzen mit dem Steg eines halbierten IPE-Profils verbunden ist. Das Stahlprofil ist mit Passbolzen an den Binder angeschlossen.

– Die Traufpfette überträgt als Verbands-pfosten eine Druckkraft, die über eine zusätzlich angeordnete Knagge in den Binder eingeleitet wird.

– Die zu übertragende Zugkraft Z aus dem jeweiligen Verband wird in Komponenten parallel zum Binder/Stütze (Kraft Z₁) und rechtwinklig zum Binder/Stütze (Kraft Z₂) aufgeteilt.

Satteldachbinder 1/2 IPE

1/2 IPE

Rundstahldiagonale

Rundstahldiagonale Lasche

Lasche

gleichzeitig oberer Klemmbolzen mit großem Lochspiel im Steg des IPE-Profils

Gabellager 1/2 IPE

Schnitt A - A ZPB,r

2 ZPB,r

4 AA 2

23

1 ≥ a1

ZPB,I

Z1

2 Z1

2 ZPB,r ZPB,I

Z1

Z2

Z

4

7.2 _ Verbandsanschluss im Traufbereich:

Rundstahl über T-Profil an den Binder

Abb. 24 Abb. 23

29 VERBANDSANSCHLÜSSE | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

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Anmerkungen

– Die Bauteile sind einfach zu montieren.

– Es können standardisierte Teile verwendet werden.

– Die Anordnung der Anschlussprofile für den Dach- und den Wandverband, für die Gabel-lagerung der Binder und für den Anschluss der Pfette kann geometrische Probleme verursachen. Bei zu geringen Anschluss-flächen sind Sonderlösungen notwendig (z. B. Kapitel 7.3).

– Es ist anzustreben, dass sich die System linien von Stütze, Binder und Verbandsstäben schneiden, so dass keine Momente aus exzentrischen Anschlüssen entstehen, deren Wirkung dann beachtet werden müsste.

Erforderliche Nachweise Stahl

– Nachweis des Gelenkbolzens und des Rundstahlankers nach der maßgebenden Bemessungsnorm, wie grundsätzlich in Abschnitt 7.1 beschrieben.

Holz

– Nachweis der Druckspannungen recht-winklig zur Faser unter der Unterlegscheibe infolge der Kraftkomponente ZPB,r bzw. ZPB,l (abhängig von der geometrischen Anord-nung des Gelenkbolzens).

ZPb,r = Z2 · ℓ21 +Z1 · ℓ4

1 (Kraft je Bolzenpaar)

ZPb,I = Z2 · ℓ31 +Z1 · ℓ4

1 (Kraft je Passbolzenpaar)

– Ein Nachweis der Druckspannungen recht-winklig zur Faserrichtung des Holzes in der Kontaktfläche zwischen dem T-Profil und dem Binder ist meist entbehrlich. Wird er geführt, so ist hierfür eine sinnvolle Ver teilung der Spannungen anzunehmen.

– Nachweis der Tragfähigkeit der Passbolzen als einschnittige Stahl-Holz-Verbindung auf Lochleibung für die Kraft Z₁. Der Nachweis der Schrauben auf Zug für die Kraft ZPB,r bzw.

ZPB,l ist nicht maßgebend.

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Abb. 25:

Diagonalenanschluss, durchgebohrt mit Rückverankerung

Hinweise für die Bemessung

– Die Diagonalen werden durch den Binder geführt und rückverankert. Die Rückveran-kerung besteht jeweils aus einer Stahlplatte mit zwei aufgeschweißten Halbkreisprofilen und einer mittigen Langlochbohrung. Die Muffe ist konkav mit dem Radius des runden Gegenstückes ausgebildet.

– Die Komponente Z₁ parallel zum Binder wird mit Nägeln oder Schrauben angeschlossen.

Die Komponente Z₂ rechtwinklig zum Binder erzeugt Querdruckkräfte.

– Die Pfette überträgt als Verbandspfosten eine Druckkraft, die über eine zusätzlich angeordnete Knagge in den Binder einge-leitet wird.

Erforderliche Nachweise Stahl

– Nachweis der Zugspannungen in der Rundstahldiagonale Nachweis der

Zugspannungen im Spannungsquerschnitt des Gewindes.

Holz

– Nachweis der Tragfähigkeit der Nägel oder Schrauben als einschnittige Stahl- Holz-Verbindung für die Kraft Z₁.

– Nachweis der Druckspannungen recht winklig zur Faser unter der Ankerplatte für die Kraft Z₂

– Nachweis der Verbindungsmittel zur Befestigung der Knagge an der Pfette für eine Holz-Holz-Verbindung.

– Nachweis der Druckspannungen recht winklig zur Faser in der Kontakt - fläche zwischen Knagge und Binder.

Koppelpfette Winkelverbinder Sparrenpfettenanker Winkelverbinder

Sparrenpfettenanker

Ankerplatte Rundstahldiagonale

mit aufgeschweißtem Gewinde

Knagge Rundstahdiagonale mit angeschweißtem Gewinde Bohrung mit großem Lochspiel Ankerplatte Koppelpfette 7.3 _ Anschluss von Rundstahldiagonalen am Binder:

durchgebohrt mit Rückverankerung

31 VERBANDSANSCHLÜSSE | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

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Abb. 26:

Lastverteilung an der Ankerplatte Anmerkungen

– Die Bohrung durch den Binder sollte hinreichend größer gewählt sein als der Rundstahldurchmesser, um ungewollte Zwängungen zu vermeiden und eine Kraftübertragung ausschließlich über die Ankerplatte zu erreichen.

– Der Abstand zwischen der oberen Bohrung und Oberkante Binder richtet sich nach der Knaggenhöhe, sollte jedoch mindestens 3 dL betragen. Dabei ist dL der Durchmesser der Bohrung. Der Abstand der Bohrungen untereinander sollte hinreichend groß gewählt werden, so dass eine Verschnei-dung der Bohrungen im Kreuzungspunkt ausgeschlossen werden kann.

– Der Knotenpunkt kann zentrisch ausgeführt werden.

– Die Rückverankerungskonstruktion ist universell für jede Diagonalenneigung einsetzbar.

– Ein Spannschloss ist nicht erforderlich.

Stahlformteil genagelt oder geschraubt Z

Z

Z α

BS-Holz-Binder

1

2

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Abb. 27:

Darstellung mit ein geschlitztem Knotenblech

Hinweise für die Bemessung

– Die Holzdiagonalen werden über Stahl-bleche mit Nägeln angeschlossen. Die Bleche werden mittig in die Verbandsstäbe ein-geschlitzt (Abb. 27) oder einseitig aufgelegt (Abb. 28).

– Bei der Ausführung des Verbandes mit Holzdiagonalen können diese Druck- oder Zugkräfte aufnehmen.

– Zur Verkürzung der Knicklänge der Diago-nalen bei Knicken rechtwinklig zur Dach-ebene können die Stäbe an Zwischenpfetten befestigt werden. Die Verbindung und die Pfetten sind für eine Stützeinzellast zu bemessen. Diese kann beispielsweise nach DIN EN 1995-1-1:2010, 9.2.5.2 ermittelt werden.

Erforderliche Nachweise Stahl

– In den maßgebenden Schnitten der Stahlbleche sind die Zug-, Druck-, Schub- und Vergleichsspannungen den Wider-standswerten nach den maßgebenden Bemessungsnormen gegenüber zu stellen.

Holz

– Nachweis der Tragfähigkeit der Nägel für eine Stahl-Holz-Verbindung.

– Bei Zugstäben: Nachweis der Spannungen im Nettoquerschnitt des Anschlusses.

– Bei Druckstäben: Stabilitätsnachweis nach dem Ersatzstabverfahren.

Sparrenpfettenanker

Winkelverbinder Koppelpfette

eingeschlitztes Blech Diagonale 7.4 _ Anschluss von Holzdiagonalen am Binder:

mit Knotenblechen

33 VERBANDSANSCHLÜSSE | KONSTRUKTION VON ANSCHLÜSSEN IM HALLENBAU

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Abb. 28:

Darstellung mit einseitig aufgelegtem Knotenblech

– Besonders leistungsfähige Anschlüsse ergeben sich, wenn die Nagellöcher vorgebohrt werden. Die dann geringeren zulässigen Nagelabstände gemeinsam mit den höhreren Nageltragfähigkeiten ergeben hohe Anschlusskräfte bei kleinen Blechflächen.

– Das Knotenblech sollte vor allem im Binder möglichst klein gehalten werden, um hinreichend große Anschlussflächen für die Pfetten frei zu lassen. Die Momente aus exzentrischem Anschluss des Knotenblechs werden im Binder übernommen.

– In Abb. 28 ist eine Befestigung der Pfetten auf dem Binder mit selbstbohrenden Schrauben dargestellt. Diese Schrauben und ihre Einbauweise sind in einer bauaufsicht lichen Zulassung geregelt.

Anmerkungen

– Bei kleinen Kräften der Diagonalen können die Anschlussbleche auf die zu verbinden-den Teile gelegt werverbinden-den. Eine unter verbinden-den Füllstäben befestigter Winkel kann als Montagehilfe dienen. Das durch die exzen-trische Krafteinleitung entstehende Moment ist bei der Bemessung zu berücksichtigen.

– Bei großen Kräften der Diagonalen wird empfohlen, die Anschlussbleche mittig in die Füllstäbe zu führen. Die zweischnittige Verbindung hat gegenüber der zuvor beschriebenen die doppelte rechnerische Tragfähigkeit. Exzentrizitäten bei der Krafteinleitung in die Diagonalstäbe treten nicht auf.

Knagge selbstbohrende Schraube

Lochplatte Satteldachbinder

Koppelpfette

Montagewinkel Diagonale

Diagonale

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Hinweise für die Bemessung

– Die Stütze ist gelenkig mit dem Rähm verbunden .

– Im Regelfall werden Rähm und Stütze außen bündig angeordnet.

– Die Querkräfte aus der Windbelastung auf den Giebel werden bei Winddruck über den Bolzen und dessen Unterlegscheibe, bei Windsog unmittelbar über Kontaktpressung übertragen.

– Die vertikalen Lasten aus dem Dach werden über Kontakt in die Stütze eingeleitet.

– Bei geneigten Dächern kann das Rähm am Stützenauflager eine Kerve oder einen aufgeklebten Keil erhalten. Die Anordnung einer Knagge unter dem Rähm zur Weiter-leitung der in Dachrichtung abtreibenden Kräfte ist möglich.

Erforderliche Nachweise Holz

– Nachweis der Schubspannungen für die Kraft V und der Biegespannungen infolge ΔM im Restquerschnitt der Stütze Nachweis der Auflagerpressung unter Beachtung des Kraft-Faser-Winkels.

– Nachweis der Spannungen im durch eine Kerve geschwächten Querschnitt des Rähms.

– Nachweis der Druckspannungen recht-winklig zur Faser unter der Unterlegscheibe bei Winddruck.

– Bei Anordnung einer Knagge Nachweis der Kontaktpressung gegen die Stütze und der Verbindungsmittel.

Abb. 29:

Anschluss Giebelrähm – Stütze mit Kerve im Rähm